瓦斯重点

1.瓦斯地质学研究的对象：瓦斯地质学认为瓦斯是煤在地质历史演化过程中形成的气体地质体，它是研究瓦斯的形成、运移、赋存及发生瓦斯灾害的地质控制理论的一门交叉学科研究内容瓦斯赋存机理研究；构造煤和瓦斯突出煤体基础理论研究；瓦斯抽采地质控制机理研究；煤与瓦斯突出的地质控制机理研究1.瓦斯：瓦斯是煤在地质历史演化过程中形成的气体地质体。

地质构造地壳中的岩层在地壳运动的作用下发生变形与变位而遗留下的形态。

分为单斜构造褶皱构造和断裂构造地质构造变动：岩层形成后，在地壳运动影响下，发生变位和变形，其原始产状受到不同程度的改变。

2.岩浆作用：地质学家把岩浆的形成(熔融)、运移和冷凝的整个过程中，岩浆自身的变化以及对周围岩石影响的全部地质过程叫做岩浆作用。

煤化作用实质：温度升高条件下化学反应过程。

表现C升O降。

煤的大分子结构上析出的气体是煤层瓦斯的主要来源，煤化作用过程中产生的气体随着煤阶的增高而迅速增加，煤的储气能力迅速下降。

2。

含煤盆地系指赋存煤炭的沉积构造盆地。

中国以石炭纪-二叠纪、三叠纪（晚三叠世）、侏罗纪（早、中侏罗世）、白垩纪（早白垩世）及第三纪为主要成煤期瓦斯成因类型：从泥炭到褐煤，烟煤再到无烟煤。

按照生物地球化学营力和热力地球化学营力作用效果，将瓦斯区分为生物成因和热成因两种基本类型。

生物生成瓦斯指各类微生物一系列复杂作用过程而导致成煤物质降解所生成的瓦斯气体；热成因瓦斯，指随煤化作用进行伴随温度升高，煤分子结构和成分的变化而生成的瓦斯气体生物生成瓦斯可形成早期生物地球化学煤化作用阶段（泥炭—褐煤），煤层形成后因构造抬升重新经生物改造，因此又可分为原生生物成因瓦斯和次生生物成因瓦斯1.不同地质构造类型对瓦斯保存的影响褶曲构造：向斜构造通常向斜构造比背斜构造对瓦斯保存条件好。

单纯从向斜构造来看，向斜两翼地层倾角越大，煤层瓦斯越易逸散；反之，两翼倾角较小，断裂不发育或发育逆断层，则有利于瓦斯保存。

在大型宽缓向斜中，由于两翼有纵向正断层和次级褶曲发育，瓦斯易于顺两翼断层和次级背斜顶部裂隙运移逸散，瓦斯保存最好的地段位于向斜的次级向斜部位背斜构造：根据影响瓦斯保存的特点可将背斜构造划分为对称背斜、不对称背斜和次级背斜3种基本类型。

在对称背斜类型中，大型背斜顶部裂隙密集发育，形成气体逸散运移的通道，故背斜轴部的含气性往往较差，而向两翼和倾伏端方向含气性变好；如果构造挤压变形强度加大，导致背斜轴部发育逆断层系统，则在一定程度上有利于瓦斯保存，其含气性可能较好。

不对称背斜顶部多发育张性裂隙，在缓翼有逆断层形成，瓦斯在陡翼顺层运移并从裂隙逸散，在缓翼因受逆断层阻隔瓦斯常得以较好保存。

次级背斜多位于大型宽缓复式向斜两翼或发育在单斜构造背景中，一般次级背斜幅度小、两翼产状缓、裂隙不甚发育，有利于形成小型构造“圈闭”。

如果大型背斜顶部遭受剥蚀且涉及煤层，则形成瓦斯“逸散窗”，瓦斯由深部向浅部补给并顺煤层露头逸散，则背斜顶部附近煤层含气性极差，含气性较好的地段往往位于两翼斜坡部位。

推覆构造：瓦斯保存具有重要影响的推覆构造包括褶皱推覆和逆冲推覆两种基本类型。

在挤压应力作用下形成的褶皱推覆构造中逆断层面的倾角极缓、呈波状起伏，上盘逆冲岩席规模往往较大，对推覆体下伏地层和煤层构造破坏作用更为强烈。

因而，褶皱推覆构造一方面可形成区域性封盖构造条件而有利于瓦斯保存；另一方面又可能强烈破坏煤层原生结构而使煤储层渗透性降低，从而导致煤储层含气量较高而物性较差、有利于瓦斯保存。

逆冲推覆一般共生于单斜构造背景之中，只是构造相对简单的岩席推覆和逆冲。

逆冲断层面同样是阻隔瓦斯逸散的良好构造界面，有利于煤层瓦斯大面积保存。

伸展构造：伸展构造主要包括在拉张构造应力作用下的单斜断块、断陷盆地和滑动构造。

单斜断块大都发育在大型盆地边缘或大型隆起区外缘地带，断块之间发育高角度张性正断层，破坏了煤储层连续性，瓦斯沿断层大量逸散或使含气性整体变差(如苏北地区)，或造成含气性区域分布具极大的不均一性。

滑动构造又包括伸展滑脱和重力滑动两种形式，变形强度相对较低但剪切应变作用较强地震波是震源(大小为几公里到上百公里，深100～750km)或人工爆炸(如核爆炸)产生的弹性波，主要有体波和面波两大类。

体波：纵波，横波。

板块：地球岩石圈层被洋中脊，海沟转换断层等构造活动带分割成不连续板状岩石圈块体地台又称陆台,指地壳上稳定的、形成后未再遭受褶皱变形的地区。

地台以具有双层结构为特征，即：上部为未经变形、大体保持水平产状的浅海相或陆相沉积盖层；下部则是已经强烈变形和变质的前寒武纪结晶基底。

地槽又称地向斜。

长期持续沉降并接受巨厚沉积的带状地壳活动构造单元。

地块是具有一定综合结构形态、属于一定构造体系的地质块体。

深断裂又称深大断裂。

指一种规模大、切割深、活动时间长的断裂带。

它一般延伸长达几百千米到上千千米；宽几千米到几十千米，因而常常构成一个断裂带1.中国四大构造域：古亚洲构造域，特提斯构造域，滨太平洋构造域，古华夏构造域板块构造对中国煤与瓦斯突出区域分布的控制：①板缘构造带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带；②板内造山带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带；③深层构造陡变带，是影响煤与瓦斯突出的敏感地带；④深层活动断裂带是影响煤与瓦斯突出的敏感地带；⑤推覆构造带是煤与瓦斯突出的敏感地带；○6中国的强变形带是控制煤与瓦斯突出的敏感地带煤对瓦斯的吸附作用主要是物理吸附，是瓦斯分子与碳分子相互吸引的结果。

吸附：是指气体以凝聚态或类液态被多孔介质所容纳的一种过程。

大量研究表明，煤对气体的吸附以物理吸附为主体。

影响煤吸附性的因素：煤吸附性大小主要取决于3个方面的因素，①煤结构、煤的有机组成和煤的变质程度；②被吸附物质的性质；③煤体吸附所处的环境条件。

解吸：煤层压力降低到一定程度，煤中被吸附的甲烷开始从微孔表面分离，即发生解吸，它是煤中吸附气因储层压力降低或温度升高等而转变成游离气体的过程。

煤对甲烷的吸附能力煤是一种优良的天然吸附剂，对各种气体具有很强的吸附能力，这是煤层瓦斯与常规储层储气机理不同的物质基础。

虽然人们对煤吸附气体的特征和机理存在不同的理解和认识，但均认为煤吸附甲烷属物理吸附是不争的事实。

大量的吸附试验证明，煤对甲烷等气体的吸附是快速和可逆的。

因此，可以用物理吸附模型来探讨煤吸附气体的机理。

煤层瓦斯含量：煤层瓦斯含量是指单位质量的煤中所含有的瓦斯体积（换算为标准状态下的体积），单位是cm3/g或m3/t。

煤层原始瓦斯含量：煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，单位质量煤中所含有的瓦斯体积（换算成标准状态下体积），称之为煤层原始瓦斯含量，常用m3/t和cm3/g作计量单位。

煤层残存瓦斯含量：煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，单位质量煤中所含有的换算成标准状态下的瓦斯体积称之为煤层残存瓦斯含量，常用计量单位亦是m3/t和cm3/g作计量单位。

煤的可解吸瓦斯含量：煤的原始瓦斯含量与煤层残存瓦斯含量之差称为煤的可解吸瓦斯含量，其物理单位为m3/t或cm3/g。

煤的瓦斯容量：煤中瓦斯压力升高时，单位质量煤所能吸附瓦斯的最大体积（换算为标准状态下的体积），称之为煤的瓦斯容量。

断裂构造断裂构造破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯运移条件发生变化。

有的断层有利于瓦斯排放，有的断层对抑制瓦斯排放而成为逸散的屏障。

前者称为开放型断层，后者称为封闭型断层。

断层的开放性与封闭性取决于下列条件：①断层属性和力学性质，一般张性正断层属开放型，而压性或压扭性逆断层通常具有封闭性；②断层与地表或与冲积层的连通情况，规模大且与地表相通或与冲积层相连的断层一般为开放型；③断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触的岩层性质有关，若透气性好则利于瓦斯排放；④断层带的特征、断层带的充填情况、紧闭程度、裂隙发育情况等都会影响到断层的开放性或封闭性。

此外，断层的空间方位对瓦斯的保存或逸散也有影响。

一般而言，走向断层能够阻隔瓦斯沿煤层倾斜方向的逸散，而倾向和斜交断层则把煤层切割成互不联系的块体。

不同类型的断层，形成了不同的构造边界条件，对瓦斯赋存产生不同的影响。

焦作矿区东西向的主体构造凤凰岭断层和朱村断层，落差均在百米以上，使煤层与裂隙溶洞发育的奥陶系灰岩接触，属于开放型断层，因而断裂带附近瓦斯含量低。

而矿区内的一些中型断层，与煤层接触的断层另一盘岩性多为粉砂岩或泥质岩，属于封闭型断层，它们是瓦斯分带的构造边界。

煤层瓦斯垂向分带：煤层中瓦斯的分布状况由浅到深可划分为四个成分带，自上而下依次为：①二氧化碳氮气带；②氮气带；③氮气甲烷带；④甲烷带。

前三个带统称为瓦斯风化带，甲烷带称为瓦斯带。

瓦斯带内甲烷浓度超过80%，瓦斯含量随埋深增加而有规律的增加，但是增加的瓦斯梯度因地质条件而定。

煤储层压力，是指作用于煤孔隙和裂隙空间上的流体压力（包括水压和气压），故又称为孔隙流体压力。

煤储层流体受到三个方面力的作用，包括上覆岩层静压力、静水柱压力和构造应力。

（1）当煤层渗透性较好并与地下水连通时，孔隙流体所承受的压力为连通孔道中的静水柱压力，即煤储层压力等于静水压力；（2）若煤储层被不渗透地层所包围，由于储层流体被封闭而不能自由流动，储层孔隙流体压力与上覆岩层压力保持平衡，此时，储层压力等于上覆岩层压力；（3）在煤层渗透性很差且与地下水连通性较差的条件下，由于岩性不均而形成局部半封闭状态，则上覆岩层压力由储层内孔隙流体和煤基质块共同承担，此时，煤储层压力小于上覆岩层压力而大于静水压力。

原生孔：是煤沉积时已有的孔隙，分为结构孔（成煤植物本身具有各种组织结构孔）和屑间孔（镜屑体、惰屑体等内部碎屑之间的孔）1.绝对渗透率：若孔隙中只存在一相流体，且流体与介质不发生任何物理化学作用（惰性气体），则多孔介质允许流体通过的能力称为绝对渗透率。

煤对甲烷水有吸附性，故甲烷水通过煤储层时此时的渗透率不能成为绝对渗透率。

1.煤体结构：指煤层在地质历史演化过程中经受各种地质作用后表现的结构特征。

2.原生结构煤：指保留了原生沉积结构、构造特征的煤层，原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。

3.构造煤：煤层在构造应力作用下，发生成分、结构和构造的变化，引起煤层破坏、粉化、增厚、减薄等变形作用和煤的降解、缩聚等变质作用的产物结构常见碎裂结构，碎粒结构，粉粒结构，糜棱结构，对应碎裂煤，粉碎煤，粉粒煤，糜棱煤。

温度、压力及其作用持续的时间是引起煤发生变质作用的三个主要因素，而其中起主导作用的是温度。

煤的深成变质作用：指沉降到地下深处的煤层，受到地热及上覆岩系产生的静压力的作用，发生了变质程度随深度增加而增加的变质作用。

煤质的水平分带：煤质水平分带是倾斜煤层的煤质垂直分带在平面上的反映1.煤的区域岩浆热变质作用：指聚煤坳陷内有岩浆活动，岩浆及其所携带气液体的热量可使地温场增高，形成地热异常带，从而引起煤的变质作用。